【正文】 0 （22） LDKMM=0 （23） PS0PS=0 （24）顯然，控制過程結(jié)束后，主蒸汽壓力PM與爐膛壓力PS均等于給定值。其作用是保持燃料量與負(fù)荷、送風(fēng)量與燃料量之間的比值關(guān)系不變。 該方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，整定方便。然而該方案燃料量控制與送風(fēng)量控制的精度，依賴燃料與送風(fēng)的準(zhǔn)確測量。這對(duì)汽壓穩(wěn)定是不利的。 利用熱量信號(hào)的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)于煤粉鍋爐，直接測量進(jìn)入爐膛燃燒的煤粉量目前還有困難，或者很難做到精確計(jì)量，因此直接用燃料量作為調(diào)節(jié)的信號(hào)是不準(zhǔn)確的。因?yàn)槿剂狭堪l(fā)生變化后，爐內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的熱量就要變化，它不僅影響鍋爐的蒸發(fā)量，也將使汽壓發(fā)生變化，引起鍋爐的蓄熱量隨之發(fā)生變化。所以用蒸汽量和汽壓的變化速度適當(dāng)?shù)鼐C合，就可以代替燃料量。 由于式（27）中所采用的是理想微分，所以按式（27）組成的信號(hào)又被稱作理想熱量信號(hào)，記作DQ理。圖中(a)為DQ對(duì)于燃料量擾動(dòng)的階躍響應(yīng)曲線，(b)為汽輪機(jī)耗汽量DT擾動(dòng)下DQ的階躍響應(yīng)曲線。(a) (b)圖23 熱量信號(hào)在各種擾動(dòng)下的響應(yīng)曲線若以實(shí)際微分代入式（27）組成熱量信號(hào)時(shí)，信號(hào)在負(fù)荷擾動(dòng)下的階躍響應(yīng)曲線如圖24所示。然而，若引入蒸汽流量的負(fù)向?qū)嶋H微分信號(hào)，以補(bǔ)償汽包壓力微分的慣性遲延部分，則可使熱量信號(hào)在燃料量不變而負(fù)荷改變的情況下保持不變。即DQ實(shí) （28）式中為蒸汽流量信號(hào)的分流系數(shù)。由于熱量信號(hào)是根據(jù)蒸汽流量D和汽包壓力Pb的變化反映爐膛發(fā)熱量，所以它不僅能反映燃料量的變化，而且可以反映燃料品質(zhì)的變化。實(shí)際上，由于燃料品種的變化，燃燒工況的改變以及測量上的問題，即使這兩個(gè)流量的信號(hào)成固定比例，也不一定能保證燃燒的最佳條件。圖25是利用氧量信號(hào)作為經(jīng)濟(jì)燃燒校正信號(hào)的燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)。圖25 帶氧量校正的燃料空氣系統(tǒng)與“燃料空氣”系統(tǒng)相比，此方案的送風(fēng)量控制采用串級(jí)型比值控制系統(tǒng)，引入鍋爐煙氣含氧量信號(hào)O，經(jīng)校正調(diào)節(jié)器PI5，對(duì)燃料量與送風(fēng)量之間的比值進(jìn)行校正。保持一定過?？諝庀禂?shù)，即保證了總?cè)剂狭颗c總風(fēng)量之間的最佳比值。因此以代表鍋爐實(shí)際負(fù)荷的蒸汽流量信號(hào)D經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換器后，作為煙氣最佳含氧量的給定值。當(dāng)燃料量依負(fù)荷指令LD而改變時(shí)，送風(fēng)量調(diào)節(jié)器PI3同時(shí)按比例改變送風(fēng)量。隨著燃料量調(diào)節(jié)過程的結(jié)束，燃料量M基本穩(wěn)定。確保煙氣含氧量為最佳值，即間接保證了燃料量與送風(fēng)量之間的最佳比值。第三章 燃燒控制系統(tǒng)的參數(shù)整定根據(jù)燃燒控制系統(tǒng)的組成和工作原理可知，燃燒控制系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級(jí)型系統(tǒng)。燃燒率控制回路是由多個(gè)并列子系統(tǒng)組成的多參數(shù)比值系統(tǒng)，按照壓力調(diào)節(jié)器（主調(diào)節(jié)器）給出負(fù)荷指令（燃燒率指令LD），控制燃料、送風(fēng)、引風(fēng)、各量成適當(dāng)比值變化，以保證爐膛發(fā)熱量與負(fù)荷指令相適應(yīng)，因此，若以其中某一參數(shù)代表燃燒控制回路，則燃燒控制系統(tǒng)可被視為典型的串級(jí)控制系統(tǒng)，如圖31所示。若以燃料量控制子系統(tǒng)代表燃燒率調(diào)節(jié)回路，則子系統(tǒng)的反饋信號(hào)代表燃燒率信號(hào)。如采用熱量信號(hào)代表燃料量信號(hào)時(shí)，燃燒率信號(hào)即為熱量信號(hào)。同時(shí)，燃燒控制系統(tǒng)的整定，還必須考慮燃燒特點(diǎn)，整定過程要保證燃燒過程安全經(jīng)濟(jì)的情況下進(jìn)行?？紤]到主蒸汽壓力是關(guān)系到鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù)，因此在其控制回路整定過程中，應(yīng)該保證汽壓不致大幅度波動(dòng)。在組成燃燒控制回路時(shí)，通常強(qiáng)調(diào)適應(yīng)負(fù)荷變化的能力，即隨著負(fù)荷指令LD的變化，能迅速改變?nèi)紵省Ｍǔ８髯酉到y(tǒng)衰減率Ψ=。即燃料控制系統(tǒng)的整定應(yīng)在送風(fēng)和爐膛壓力控制系統(tǒng)投入自動(dòng)的情況下進(jìn)行整定。 燃燒控制系統(tǒng)的工程整定 實(shí)際工作中，燃燒控制系統(tǒng)的整定通常采用工程整定的方法，下面以某直吹式高壓鍋爐燃燒控制系統(tǒng)為例介紹其工程整定法。一般燃煤鍋爐的爐膛壓力保持在2mmH2O左右，即處于負(fù)壓狀態(tài)。爐膛壓力控制系統(tǒng)的等效框圖如圖32所示，圖中W1(S)為送風(fēng)擾動(dòng)下爐膛壓力PS的傳遞函數(shù)，W0(S)為控制通道中廣義對(duì)象傳遞函數(shù)。圖32 爐膛壓力控制系統(tǒng)等效框圖首先確定調(diào)節(jié)器的正反作用。如果希望調(diào)節(jié)器入口信號(hào)增加時(shí)輸出也增加，則調(diào)節(jié)器為“正作用”；反之，若希望調(diào)節(jié)器入口信號(hào)增加時(shí)其輸出信號(hào)減小，則調(diào)節(jié)器為“反作用”。 WPI4(S)為正作用調(diào)節(jié)器參數(shù)、Tis按廣義被控對(duì)象W0(S)的特性整定。對(duì)于此對(duì)象一般采用PI規(guī)律的單回路控制系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程為： H(s)=1+ W0(S)WPI(S)=0 （31）式中 W0(S)=K0 ， WPI(S)=代入式（31），可得特征方程的根： （32）顯然，Kps取任何值時(shí)，閉環(huán)調(diào)節(jié)過程都是非周期過程?？刹捎盟p曲線法進(jìn)行調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定，取Ψ=，此時(shí)通過仿真，并調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù)，可得到4:1的衰減曲線?？傻谜{(diào)節(jié)器參數(shù)為=7%，Tis=。從偏差產(chǎn)生到調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制作用以及操縱量改變到被控量（被調(diào)量）發(fā)生變化又要經(jīng)過一定的時(shí)間，可見，這種反饋控制方案的本身決定了無法將干擾對(duì)被控量的影響克服在被控量偏離設(shè)定值之前，從而限制了這類控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的進(jìn)一步提高。也就是說，當(dāng)干擾已出現(xiàn)調(diào)節(jié)器就直接根據(jù)檢測到的干擾大小和方向按一定規(guī)律去進(jìn)行控制。按照這種理論構(gòu)成的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。圖34 爐膛壓力控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線前饋支路中參數(shù)的整定，按不變性原理進(jìn)行，由圖32，在送風(fēng)量V擾動(dòng)下，Ps的傳遞函數(shù)W(S)為 W(S)= （31）根據(jù)不變性原理：令W(S)=0，則： （32）由于：，因此：= （33）由以上計(jì)算可得送風(fēng)V擾動(dòng)下爐膛壓力控制系統(tǒng)的仿真方框圖如圖35所示。由圖可以看出，爐膛壓力在送風(fēng)擾動(dòng)下經(jīng)過幾次振蕩最終回到零，說明爐膛壓力控制子系統(tǒng)能夠克服送風(fēng)量擾動(dòng)，有很好的控制效果。系統(tǒng)包括送風(fēng)量控制回路、氧量校正回路和前饋調(diào)節(jié)回路。送風(fēng)量調(diào)節(jié)器WPI3(S)正反作用的確定，依據(jù)六邊形法則判斷為， WPI3(S)為正作用圖37 送風(fēng)控制系統(tǒng)方框圖送風(fēng)量調(diào)節(jié)回路中，調(diào)節(jié)參數(shù)、Tiv按W2(S)的動(dòng)態(tài)特性整定。將送風(fēng)量控制系統(tǒng)投入自動(dòng)，作定值擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。然后改變比例帶，使風(fēng)量變化近似比例環(huán)節(jié)。送風(fēng)控制系統(tǒng)的仿真方框圖如圖38所示。圖38 LD擾動(dòng)對(duì)V的響應(yīng)方框圖圖39 V響應(yīng)曲線氧量校正調(diào)節(jié)器WPI5(S)正反作用的確定，依據(jù)六邊形法則判斷為， WPI5(S)為正作用氧量校正調(diào)節(jié)器的參數(shù)按W3(S)的動(dòng)態(tài)參數(shù)整定（近似認(rèn)為內(nèi)回路為比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)為I）。對(duì)于二階對(duì)象來說，其調(diào)節(jié)器參數(shù)可由以下公式求得：=，Ti= （35）因此氧量校正調(diào)節(jié)器的參數(shù)可設(shè)置為：=K3==%Tio=T3=29=42s將此參數(shù)的調(diào)節(jié)器放入系統(tǒng)中，系統(tǒng)的仿真方框圖如圖310所示，其階躍響應(yīng)曲線如圖311所示。所以要重新調(diào)整比例帶和積分時(shí)間，經(jīng)過反復(fù)的調(diào)整，使得輸出為4:1的衰減曲線，此時(shí)的=180%，Tio=80。圖312 加入了氧量調(diào)節(jié)器的送風(fēng)系統(tǒng)仿真圖前饋信號(hào)的作用是作為送風(fēng)量的給定值。靜態(tài)時(shí)：LD=DQ=D （36）結(jié)合送風(fēng)調(diào)節(jié)：LD在系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定好后，對(duì)系統(tǒng)做負(fù)荷擾動(dòng)試驗(yàn)，仿真框圖如圖314所示，輸出曲線如圖315所示。圖316 LD擾動(dòng)下送風(fēng)控制系統(tǒng)仿真方框圖（b）由圖可得： （310）由式（39）和式（310）可知： （311）圖317 LD擾動(dòng)下送風(fēng)V響應(yīng)曲線（b）加入前饋后做負(fù)荷擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，觀察響應(yīng)曲線，仿真方框圖如圖318所示?？梢钥闯觯尤肭梆佌{(diào)節(jié)器后，系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快了。因此，加入前饋調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)的波動(dòng)比未加時(shí)小得多，說明加入前饋調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)的性能比未加入時(shí)要好。因此，系統(tǒng)的整定需首先整定熱量信號(hào)DQ。整定的方法按內(nèi)擾特性或外擾特性整定。按外擾整定時(shí)，則根據(jù)外擾熱量信號(hào)不變原則整定TD、KD。根據(jù)前面對(duì)于熱量信號(hào)的分析，在負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，熱量信號(hào)DQ不變，即有：DQ=D+=0 （312）由此可得： （313）由圖12可知，